Plataformas de tejido cutáneo humano in vitro de múltiples capas para investigación cuantitativa de lesiones por quemaduras
Autores: Brocklehurst, Sean; Ghousifam, Neda; Zuniga, Kameel; Stolley, Danielle; Rylander, Marissa Nichole
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Plataformas de tejido cutáneo humano in vitro de múltiples capas para investigación cuantitativa de lesiones por quemaduras
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Estudio
En vitro
Plataforma cutánea
Lesión por quemaduras
Características térmicas
Ablación de tejidos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta una plataforma de piel humana in vitro multicapa para relacionar cuantitativamente la historia espacial predicha de tiempo y temperatura con la respuesta medida de lesión tisular. Esta información es necesaria para dilucidar la cinética de lesiones por quemaduras de alta temperatura y corta duración y permite la determinación de parámetros de entrada relevantes para modelos computacionales que faciliten la planificación del tratamiento. Se construyeron plataformas de piel in vitro multicapa utilizando queratinocitos dérmicos humanos y fibroblastos incrustados en geles de colágeno I. Después de tres segundos de contacto con una punta de quemadura de 50-100 grados Celsius, se midieron espacialmente la ablación, la muerte celular, la apoptosis y la expresión de HSP70 utilizando microscopía confocal de inmunofluorescencia. Se realizó modelado de elementos finitos utilizando las características térmicas medidas de las plataformas de piel para determinar la distribución de temperatura dentro de las plataformas con el tiempo. Los coeficientes de proceso para el modelo de lesión térmica de Arrhenius que describe la ablación tisular y la muerte celular se determinaron de manera que las predicciones calculadas a partir de las historias de tiempo y temperatura se ajustaran a los resultados experimentales de quemaduras. Se encontró que la energía de activación para la ablación térmica de colágeno y la muerte celular era significativamente más baja para quemaduras de alta temperatura y corta duración que las encontradas para quemaduras de baja temperatura y larga duración. El análisis de los resultados sugiere que diferentes mecanismos de lesión dominan a temperaturas más altas, lo que hace necesaria la investigación de quemaduras en los rangos de temperatura de interés y demuestra la practicidad de la plataforma de piel propuesta para este propósito.
Descripción
Este estudio presenta una plataforma de piel humana in vitro multicapa para relacionar cuantitativamente la historia espacial predicha de tiempo y temperatura con la respuesta medida de lesión tisular. Esta información es necesaria para dilucidar la cinética de lesiones por quemaduras de alta temperatura y corta duración y permite la determinación de parámetros de entrada relevantes para modelos computacionales que faciliten la planificación del tratamiento. Se construyeron plataformas de piel in vitro multicapa utilizando queratinocitos dérmicos humanos y fibroblastos incrustados en geles de colágeno I. Después de tres segundos de contacto con una punta de quemadura de 50-100 grados Celsius, se midieron espacialmente la ablación, la muerte celular, la apoptosis y la expresión de HSP70 utilizando microscopía confocal de inmunofluorescencia. Se realizó modelado de elementos finitos utilizando las características térmicas medidas de las plataformas de piel para determinar la distribución de temperatura dentro de las plataformas con el tiempo. Los coeficientes de proceso para el modelo de lesión térmica de Arrhenius que describe la ablación tisular y la muerte celular se determinaron de manera que las predicciones calculadas a partir de las historias de tiempo y temperatura se ajustaran a los resultados experimentales de quemaduras. Se encontró que la energía de activación para la ablación térmica de colágeno y la muerte celular era significativamente más baja para quemaduras de alta temperatura y corta duración que las encontradas para quemaduras de baja temperatura y larga duración. El análisis de los resultados sugiere que diferentes mecanismos de lesión dominan a temperaturas más altas, lo que hace necesaria la investigación de quemaduras en los rangos de temperatura de interés y demuestra la practicidad de la plataforma de piel propuesta para este propósito.